自然科普:地殼黃金1574億噸,科學家從酸奶中找到提取辦法?
發布時間:2021-06-21
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黃金是人人都喜歡,趨之如騖的東(dong) 西,但在地球形成初期,由於(yu) 密度太大,幾乎所有黃金都已隨著鐵沉入了地心。目前分布於(yu) 地殼、地幔的黃金,基本都是40億(yi) 年前晚期重轟炸期,地球遭遇小行星狂轟濫炸時帶來的,所以極為(wei) 稀少,估計每噸地殼材料中,隻有0.004克這種令人眼花繚亂(luan) 、心旌搖曳的貴重金屬。

由於(yu) 是小行星轟炸帶來的,你就可以想象,黃金肯定已經在巨大的爆炸中散布得到處都是,根據目前的價(jia) 格趨勢,至少0.5克/噸的礦藏才具有開采價(jia) 值,30克/噸才可能肉眼看到,所以0.004克/噸的地表平均分布,你再喜歡黃金,也是沒法將它提取出來的。

然而地球上還有個(ge) 我們(men) 看不見的神秘魔術師,將一些黃金偷偷地收集起來形成了所謂的“富礦”,一些甚至能在幾天的時間內(nei) ,就將大量散落的黃金聚集起來,最終形成幾厘米厚的純金礦脈,並為(wei) 欣喜若狂的人們(men) 找到,為(wei) 他們(men) 帶來巨大的財富。在加拿大不列顛哥倫(lun) 比亞(ya) 省的布魯斯傑克(Brucejack)金礦中,黃金高度富集的礦脈,竟然達到了驚人的41582克/噸。

這個(ge) 看不見的神秘魔術師究竟是誰呢?它又是如何把極低濃度的黃金顆粒,從(cong) 地殼內(nei) 收集起來的呢?一個(ge) 多世紀以前,科學家們(men) 就猜測,熱液流過岩石的時候,會(hui) 溶解少量的黃金,並將它們(men) 積聚在地殼的裂縫裏。

但熱液究竟是如何和黃金作用,又如何將它們(men) 積聚在裂縫裏的,卻一直困擾著科學家們(men) ,如果搞懂了這種機製,我們(men) 或許就可以更容易地找到黃金了。

這一天可能已經來到了。加拿大麥吉爾大學的兩(liang) 位科學家安東(dong) 尼·威廉姆斯-瓊斯和鄧肯·麥克利什,可能已經從(cong) 酸奶中發現了找到了這位魔術師的蹤跡,並發現了它神秘的魔術手法。

牛奶是一種由多種成分組成的水溶液,兩(liang) 位科學家發現,當鮮牛奶的PH值非常接近中性時,其中一種微小的脂肪球由於(yu) 帶負電,是互相排斥,難以聚集的;然而牛奶發酵的時候,細菌會(hui) 將乳糖轉化為(wei) 乳酸,從(cong) 而導致PH值的降低,這時候脂肪顆粒表麵的電荷就會(hui) 被消除,顆粒會(hui) 從(cong) 乳脂血清中分離出來,通過凝結作用相互結塊,形成一種大體(ti) 分解的乳脂果凍。

兩(liang) 位科學家靈機一動,黃金顆粒是不是也是這樣富集起來的呢?

此前就有科學研究表明,黃金可能是被高濃度的含氯化物或二硫化物流體(ti) 溶解,然後運輸和沉積起來;另一種可能就是分散在熱液和地熱流體(ti) 中的固體(ti) 金納米顆粒,可能形成一種膠體(ti) 溶液,由於(yu) 金納米顆粒像脂肪球一樣帶有電荷,平時是互相排斥的,但電荷消除的時候,它們(men) 就會(hui) 凝結在一起,這個(ge) 過程類似於(yu) 一種被稱為(wei) 絮凝的混凝過程。

兩(liang) 位科學家利用透射電子顯微鏡,對不列顛哥倫(lun) 比亞(ya) 省布魯斯傑克金礦的礦床進行了研究,果然發現在金含量隻有十億(yi) 分之幾的地熱流體(ti) 中,金膠體(ti) 顆粒逐漸絮凝起來,形成了果凍狀的物質,之後被困在地殼裂縫中,最終形成了高度富集的金礦脈。他們(men) 拍攝的圖像也記錄了裂縫被黃金逐漸填充的過程,為(wei) 自然界中金膠體(ti) 的形成和絮凝提供了第一個(ge) 證據。

看來這個(ge) 神秘的魔術師終於(yu) 被揪出來了,其慣用的手法也被初步揭穿了,如果這一研究得到證實,未來將可能更容易地定位地球表麵的金礦;而更令人垂涎的是,如果能徹底搞清楚金膠體(ti) 形成和絮凝發生的原因,科學家們(men) 就可以重建這樣的地質過程,把地球表麵高度分散的黃金顆粒聚集起來了。這是不是意味著,我們(men) 就可以不靠大自然,自己製造金礦,大量提取地殼中平均含量僅(jin) 0.004克/噸的黃金了呢?

目前人類曆史上總共已開采了約19萬(wan) 噸的黃金,約等於(yu) 10000立方米,也就是長寬高約21米的一個(ge) 立方體(ti) ,相當於(yu) 一座7層高的小樓。但黃金的開采已經越來越困難,世界黃金產(chan) 量增長乏力,最大生產(chan) 國中國年產(chan) 量也僅(jin) 400噸左右,全球2019年為(wei) 3531噸,比2018年還減少了1%。根據美國地質勘探局(USGS)的估算,地下蘊藏的黃金儲(chu) 量大約也隻有5萬(wan) 噸了,僅(jin) 夠開采10多年了。

但整個(ge) 地球人類能力能夠涉及的4000米以內(nei) 地殼中,黃金含量可能高達1574億(yi) 噸(按豐(feng) 度億(yi) 分之4算),全球每個(ge) 人可以分到20噸,所以這個(ge) 辦法如果真的奏效的話,會(hui) 不會(hui) 對黃金市場產(chan) 生很大衝(chong) 擊呢?

當然,現在還不是你拋售自己所有金首飾的時候,稍安勿躁。

這項研究5月18日發表在《美國國家科學院院刊》上。

參考:Colloidal transport and flocculation are the cause of the hyperenrichment of gold in nature

來源:徐德文科學頻道


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